定时中断键盘灯闪烁

在学习完《趣味定时器》后，是不是只在 dmesg 里看到效果很没劲，这次来点更实际的，我们让键盘灯闪起来。

对于定时器，就不多说了，接下来了解下键盘的基本内容。键盘在 Linux 里是属于TTY(TeleTYpe)设备，既然我们要用到键盘，那先找其通用驱动代码，在 Linux Kernel 源码drivers/tty/vt/keyboard.c 文件，我们找到需要的 LED 灯控制函数:

void setledstate(struct kbd_struct *kbd, unsigned int led);

该函数被在同一文件的 vt_do_kdskled()函数调用，而这函数又被 drivers/tty/vt/vt_ioctl.c 文件的 vt_ioctl()函数调用，这函数是 drivers/tty/vt/vt.c 里struct tty_operations con_ops 的 ioctl 成员，在同一文件 vty_init()函数里有如下语句:

tty_set_operations(console_driver, &con_ops);

将 console_driver->ops 赋值为&con_ops，而 console_driver 是如下类型:

struct tty_driver *console_driver;

该结构体在 include/linux/tty_driver.h 定义，其被 include/linux/tty.h 文件中的 struct tty_struct结构体包含，其又被同文件的 struct tty_port 结构体包含。而我们在 drivers/tty/vt/vt_ioctl.c 文件中有看到 vt_disallocate_all()函数里有 tty_port_destroy(&vc[i]->port);操作，那么找到 vc 就可以关联起来，在 include/linux/console_struct.h 文件中有 vc 的类型 struct vc_data 结构体定义，而在drivers/tty/vt/selection.c 文件中的 set_selection()函数里有 struct vc_data *vc = vc_cons[fg_console].d;赋值操作，那么往下找 vc_cons，其在 drivers/tty/vt/vt.c 文件中定义为struct vc vc_cons[MAX_NR_CONSOLES];其为全局量，至此整个关系就理清了，接下来是小细节问题:

fg_console 在 drivers/tty/vt/vt.c 文件中有如下注释:

fg_console is the current virtual console,

其在同文件中声明为 int fg_console;

至此，从 vc_cons 到 setledstate 的路及路障都清得差不多了，接下来得理理 vc_ioctl 了，其在 drivers/tty/vt/vt_ioctl.c 中的定义如下(只截函数头部分):

int vt_ioctl(struct tty_struct *tty, unsigned int cmd, unsigned long arg);

其中，tty 刚好对应上 struct vc 结构体里 struct vc_data *d 结构体成员的 struct tty_port port; 结构体成员的 struct tty_struct *tty; 成员;而 cmd 就是 vt_ioctl()里的 KDSETLED;而 arg 则是设置 LED 灯状态值，其对应 NumLock、CapsLock 和 ScrollLock 三个灯的状态，可以是任一灯、任两灯或全三灯亮灭的状态，在 include/linux/kbd_kern.h 文件中有如下内容:

#define VC_SCROLLOCK 0
#define VC_NUMLOCK 1
#define VC_CAPSLOCK 2
#define VC_KANALOCK 3

在 drivers/tty/vt/keyboard.c 文件中有 led 灯状态的默认值定义:

static unsigned char ledstate = 0xff; /* undefined */

而 setledstate 函数的定义如下:

void setledstate(struct kbd_struct *kbd, unsigned int led)
{
    unsigned long flags;
    spin_lock_irqsave(&led_lock, flags);

    if (!(led & ~7)) {
        ledioctl = led;
        kbd->ledmode = LED_SHOW_IOCTL;
    } else
        kbd->ledmode = LED_SHOW_FLAGS;

    set_leds();
    spin_unlock_irqrestore(&led_lock, flags);
}

由函数可知当传入的状态值为 7 时，使用 IOCTL 模式，其他则使用 FLAGS 模式;使用IOCTL 时 3 个灯全亮，当为 FLAGS 时则按键盘实际状态亮灭，而我们等会使用 0xff 恢复未定义状态。

好了，分析了这么多，跟踪了整个路线，我们还是上实例代码吧:

#include <linux/module.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kd.h>
#include <linux/console_struct.h>

#define BLINK_DELAY HZ/4
#define ALL_LEDS_ON 0x07
#define RESTORE_LEDS_STATUS 0xff

struct timer_list slam_timer;
char led_status = 0;

extern struct vc vc_cons [MAX_NR_CONSOLES];
extern int fg_console;

static struct tty_driver * slam_tty_driver;

void keyboard_led_timer_function(unsigned long data)
{
        int *pre_status = (int *)data;

        if (*pre_status == ALL_LEDS_ON)
                *pre_status = RESTORE_LEDS_STATUS;
        else
                *pre_status = ALL_LEDS_ON;

        (slam_tty_driver->ops->ioctl)(vc_cons[fg_console].d->port.tty, KDSETLED, *pre_status);
        mod_timer(&slam_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(BLINK_DELAY));
}

static __init int timer_keyboard_led_init(void)
{
        slam_tty_driver = vc_cons[fg_console].d->port.tty->driver;
        setup_timer(&slam_timer, keyboard_led_timer_function, (unsigned long)&led_status);
        mod_timer(&slam_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(BLINK_DELAY));

        return 0;
}

static __exit void timer_keyboard_led_exit(void)
{
        del_timer(&slam_timer);
        (slam_tty_driver->ops->ioctl)(vc_cons[fg_console].d->port.tty, KDSETLED, RESTORE_LEDS_STATUS);
}

module_init(timer_keyboard_led_init);
module_exit(timer_keyboard_led_exit);

相应的 Makefile 文件内容如下:

obj-m += timer_keyboard_led.o

CUR_PATH:=$(shell pwd)
LINUX_KERNEL_PATH:=/home/xinu/linux-3.13.6

all:
        make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CUR_PATH) modules

clean:
        make -C $(LINUX_KERNEL_PATH) M=$(CUR_PATH) clean

  相应的源码文件目录树如下:

/home/xinu/xinu/linux_kernel_driver_l1/timer_keyboard_led/
├── Makefile
└── timer_keyboard_led.c

好了，剩下的就是自己动手加载吧，注意观察 PC 键盘上右上角 3 个灯的闪烁吧，本文借助于现有的 keyboard 驱动来操作键盘上 LED 灯的状态，再结合定时器来实现 LED 灯闪烁，有没有其他办法呢?如直接操作键盘控制器。抽空多想想吧，多试试，总会有收获的。从这个例子，我们也渐渐往计算机接口技术迈进，不过这里传输的是使用思想，后期再说明控制思想。

参考网址:

http://ldp.icenet.is/LDP/lkmpg/2.6/html/lkmpg.html#AEN1194
http://wowocpp.blog.163.com/blog/static/1242627802009112851936332/
http://tuxthink.blogspot.com/2013/02/kbledsc-for-linux-kernel-version-375.html